Visual Computing Lighting - Shading Models

Eidgenössische Technische Hochschule Zürich
Swiss Federal Institute of Technology Zurich
Prof. Markus Gross
Remo Ziegler / Christian Vögeli / Daniel Cotting
Visual Computing
Lighting - Shading Models - Multipass Rendering
Musterlösung
Theoretische Aufgabe
1) Beleuchtungsmodell
Geben Sie zu den unten aufgeführten Bildern an, mit welchem Beleuchtungsmodell
sie erstellt wurden. Begründen sie ihre Antwort.
a)
b)
c)
d)
Figure 1: Es kann auch mehrere Lösungen geben. Geben sie in solchen Fällen an, welche Annahmen für das Modell getroffen werden müssen.
a) Gouraud-Shading
Die Farben werden über das Dreieck hinweg interpoliert also ist es kein Flat-Shading. Die Unregelmässigkeiten im Highlight weisen auf eine lineare Interpolation
der Farbwerte hin.
b) Flat-Shading
Jedes Dreieck besteht lediglich aus einer Farbe.
c) Phong-Shading
Das Highlight weist keine Intensitätssprünge auf.
d) Gouraud-Shading
Die Farben werden über das Dreieck hinweg interpoliert also ist es kein Flat-Shading. Dieses Modell hat eine höhere Auflösung als das erste Kugelmodell, so dass
die stückweis lineare Interpolation der Frabwerte kaum auffällt. Generell gilt, dass
sich das Gouraud-Shading dem Phong-Shading nähert, falls die Auflösung des
geometrischen Modells erhöht wird.
2) Beleuchtungseigenschaften
Die unten aufgeführten Bilder wurden alle mittels Gouraud-Shading berechnet. Das
verwendete Modell unterstützt ambiente-, diffuse- und spekulare Refelxionseigenschaften. Pro Bild wird jedoch nur eine dieser Komponenten verwendet. Geben Sie
jeweils pro Bild an, welche Komponente in der Materialbeschreibung verwendet
wurde. Falls zwei Bilder dieselbe Materialeigenschaft haben, erklären Sie warum die
Bilder trotzdem unterschiedlich aussehen. Dabei gilt die Annahme, dass die Lichtquelle immer am gleichen Ort ist und ambientes, diffuses und spekulares Licht
ausstrahlt.
a)
b)
c)
d)
a) Spekulare Komponente
Dieses Modell enthält lediglich eine spekulare Komponente und wäre fast mit der
Teilaufgabe b) zu verwechseln, bei welcher lediglich eine diffuse Komponente verwendet wird. Diese Ähnlichkeit lässt auf eine Shininess von 1 schliessen.
Da die hellste Stelle mit derjenigen des spekularen Anteils übereinstimmt, kann es
nicht die Diffuse Komponente sein.
b) Diffuse Komponente
Die Intensität fällt langsam gegen 0, wobei der hellste Punkt nicht mit demjenigen des spekularen Modells übereinstimmt. Das letztere Kriterium kann nicht für
alle Fälle verwendet werden.
c) Spekulare Komponente
Hier ist die Shininess viel höher als bei a) gesetzt. Damit fällt die Intensität mit
grösser werdendem Winkel schneller ab.
d) Spekulare Komponente
Die Shininess ist in diesem Fall gleich 0, womit die spekulare Komponente nicht
mehr vom Winkel abhängig ist.
Einige Stellen des Torus bleiben in allen Beispielen schwarz, was bedeutet, dass
das Material auch über keine ambiente Komponente verfügt.
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